(57)【要約】【課題】  支持体と各扇形カラーフィルタセグメントとを確実に固定することを可能とし、各扇形カラーフィルタセグメントの脱落、飛散を確実に防ぐ。【解決手段】  支持体１６の環状フランジ部１６ａから突出する凸部１８が、各セグメント１２、１４に形成された凹部または貫通穴２０と係合することで、支持体１６に対する各セグメント１２、１４の半径方向の位置決めがなされる。よって、カラーホイール１０が高速回転する際に、各セグメント１２、１４に作用する遠心力に抗して、各セグメント１２、１４の飛散を確実に防止することができる。  【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の扇形カラーフィルタセグメントと、該複数の扇型カラーフィルタセグメントを同心円状に配列して固定するための環状フランジ部を備える支持体とからなるカラーホイールであって、
前記支持体の環状フランジ部から突出する凸部が設けられると共に、前記カラーフィルタセグメントに前記凸部を受け入れるための凹部または貫通穴が形成されていることを特徴とするカラーホイール。
【請求項２】
前記凸部は、前記支持体の環状フランジ部に形成された穴若しくは凹部に、圧入固定されたピンであることを特徴とする請求項１記載のカラーホイール。
【請求項３】
前記凸部は、前記支持体の環状フランジ部に形成された穴若しくは凹部に挿入され、接着固定されたピンであることを特徴とする請求項１記載のカラーホイール。
【請求項４】
前記凸部は、前記支持体の環状フランジ部に形成された穴若しくは凹部に、圧入固定されたボールであることを特徴とする請求項１記載のカラーホイール。
【請求項５】
前記凸部は、前記支持体の環状フランジ部に形成された穴若しくは凹部に挿入され、接着固定されたボールであることを特徴とする請求項１記載のカラーホイール。
【請求項６】
前記凸部は、前記支持体と前記カラーフィルタセグメントとが重なり合い、前記支持体の環状フランジ部に形成された穴若しくは凹部と、前記カラーフィルタセグメントの凹部または貫通穴とが一致した状態で、前記支持体の穴若しくは凹部と、前記カラーフィルタセグメントの凹部または貫通穴とに、圧入または挿入されたものであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載のカラーホイール。
【請求項７】
前記支持体は鋳造品であり、前記環状フランジ部から突出する凸部は、前記支持体の他の部分と一体に成形されたものであることを特徴とする請求項１記載のカラーホイール。
【請求項８】
前記支持体はプレス成形品であり、前記環状フランジ部から突出する凸部は、前記支持体の他の部分と一体にプレス加工により成形されたものであることを特徴とする請求項１記載のカラーホイール。
【請求項９】
前記支持体の環状フランジ部に形成された凹部は、環状の溝であることを特徴とする請求項５記載のカラーホイール。
【請求項１０】
前記支持体の環状フランジ部に形成された凹部は、円弧状の溝であることを特徴とする請求項５記載のカラーホイール。
【請求項１１】
前記支持体の凸部と、前記カラーフィルタセグメントの凹部または貫通穴とが、圧入固定されていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項記載のカラーホイール。
【請求項１２】
前記支持体の凸部と、前記カラーフィルタセグメントの凹部または貫通穴とが、挿入状態で前記支持体と前記カラーフィルタセグメントとが接着されていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項記載のカラーホイール。
【請求項１３】
前記支持体の一側面がモータハブとの当接面となっていることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項記載のカラーホイール。
【請求項１４】
前記カラーフィルタセグメントの一側面がモータハブとの当接面となっていることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項記載のカラーホイール。
【請求項１５】
前記支持体と前記カラーフィルタセグメントとを固定するクランプを備えることを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項記載のカラーホイール。
【請求項１６】
複数の扇形カラーフィルタセグメントと、該複数の扇型カラーフィルタセグメントを同心円状に配列して固定するための環状フランジ部を備える支持体とからなるカラーホイールの製造方法であって、
前記支持体の環状フランジ部から突出する凸部を設け、前記カラーフィルタセグメントに前記凸部を受け入れるための凹部または貫通穴を形成し、前記凸部を前記凹部または貫通穴に一致させて、前記支持体と前記カラーフィルタセグメントとを一体に固定することを特徴とするカラーホイールの製造方法。
【請求項１７】
前記凸部を、前記支持体の環状フランジ部に形成した穴若しくは凹部に、ピンを圧入固定して設けることを特徴とする請求項１６記載のカラーホイールの製造方法。
【請求項１８】
前記凸部を、前記支持体の環状フランジ部に形成した穴若しくは凹部に、ピンを挿入し接着固定して設けることを特徴とする請求項１６記載のカラーホイールの製造方法。
【請求項１９】
前記凸部を、前記支持体の環状フランジ部に形成した穴若しくは凹部に、ボールを圧入固定して設けることを特徴とする請求項１６記載のカラーホイールの製造方法。
【請求項２０】
前記凸部を、前記支持体の環状フランジ部に形成した穴若しくは凹部に、ボールを挿入し接着固定して設けることを特徴とする請求項１６記載のカラーホイールの製造方法。
【請求項２１】
前記凸部を、前記支持体と前記カラーフィルタセグメントとを重ね合わせ、前記支持体の環状フランジ部に形成された穴若しくは凹部と、前記カラーフィルタセグメントの凹部または貫通穴とを一致させた状態で、前記支持体の穴若しくは凹部と、前記カラーフィルタセグメントの凹部または貫通穴とに、圧入または挿入することを特徴とする請求項１６から２０のいずれか１項記載のカラーホイールの製造方法。
【請求項２２】
前記支持体は鋳造品であり、前記環状フランジ部から突出する凸部を、前記支持体の他の部分と一体に成形したことを特徴とする請求項１６記載のカラーホイール。
【請求項２３】
前記支持体はプレス成形品であり、前記環状フランジ部から突出する凸部を、前記支持体の他の部分と一体にプレス加工により成形したことを特徴とする請求項１６記載のカラーホイールの製造方法。
【請求項２４】
前記支持体の環状フランジ部に、環状の溝を形成して前記凹部としたことを特徴とする請求項２０記載のカラーホイールの製造方法。
【請求項２５】
前記支持体の環状フランジ部に、円弧状の溝を形成して前記凹部としたことを特徴とする請求項２０記載のカラーホイールの製造方法。
【請求項２６】
前記支持体の凸部と、前記カラーフィルタセグメントの凹部または貫通穴とを、圧入固定したことを特徴とする請求項１６から２５のいずれか１項記載のカラーホイールの製造方法。
【請求項２７】
前記支持体の凸部と、前記カラーフィルタセグメントの凹部または貫通穴とを、挿入状態で接着固定したことを特徴とする請求項１６から２５のいずれか１項記載のカラーホイールの製造方法。
【請求項２８】
前記支持体の一側面をモータハブとの当接面として用いることを特徴とする請求項１６から２７のいずれか１項記載のカラーホイールの製造方法。
【請求項２９】
前記カラーフィルタセグメントの一側面をモータハブとの当接面として用いることを特徴とする請求項１６から２７のいずれか１項記載のカラーホイールの製造方法。
【請求項３０】
前記支持体と前記カラーフィルタセグメントとをクランプにより固定することを特徴とする請求項１６から２９のいずれか１項記載のカラーホイールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、時分割型の分光装置のフィルタ素子として好適なカラーホイールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、投射型の画像表示装置における色合成の方式は、画素毎の光量を調節して画像を生成するライトバルブ素子を１つ使用し、画素ごとにＲ（赤色）光、Ｇ（緑色）光、Ｂ（青色）光に分光する単板式、Ｒ光用、Ｇ光用、Ｂ光用にライトバルブ素子を３つ使用して並列に生成したＲ画像、Ｇ画像、Ｂ画像を合成する３板式などの方式が一般的であった。近年、たとえば強誘電性液晶表示素子やデジタルマイクロミラーデバイスなどの高速スイッチング可能なライトバルブ素子が実用化されるにつれて、１つのライトバルブ素子にＲ光、Ｇ光、Ｂ光を順次入射させ、そのライトバルブ素子を入射光の切り替えに同期させて駆動してＲ画像、Ｇ画像、Ｂ画像を時系列的に生成し、それらを順次スクリーン等に投射する時分割型の単板方式が広く使用されるようになってきている。この場合、画像の色合成はいわゆる残像効果により観察者の視覚系において実行されるものである。この方式によれば、比較的単純な光学系を用いて装置の小型化、軽量化を達成できるため、投射型の画像表示装置を低コストで実現する上で好適な方式である。カラーホイールは、このような画像表示装置において、白色光源から出射する光を、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの波長帯域の光に順次分光する時分割型分光装置用のフィルタ素子として、好適に使用されるものである。
【０００３】
このようなカラーホイールを備えた時分割型の分光装置の例を図６に示す。図６において、分光装置２００はカラーホイール１５０と、ハブ１０５と、モータ１０６とを備えている。カラーホイール１５０は、たとえば光学ガラスなどの光透過性材料からなる円盤状の基板１０１上に、たとえばＲ光のみを透過させるフィルタ領域１０２、Ｇ光のみを透過させるフィルタ領域１０３、Ｂ光のみを透過させるフィルタ領域１０４が形成され、ハブ１０５を介してモータ１０６に固定されている。この分光装置２００は、モータ１０６の回転につれてカラーホイール１５０が高速回転し、カラーホイール１５０に入射する白色光Ｓの入射面に対するフィルタ領域がＲ透過フィルタ領域１０２、Ｇ透過フィルタ領域１０３、Ｂ透過フィルタ領域１０４と順次切り替ることによって、入射白色光ＳをそれぞれＲ光、Ｇ光、Ｂ光に順次分光するものである。
【０００４】
ところで、カラーホイールの構造には、当初から一体のディスク上に、各色フィルタが形成された「モノリシックタイプ」と、別々に作成された複数の扇形カラーフィルタセグメントを同心円状に配列して、互いに固定することにより構成された「セグメントタイプ」とが存在している。
後者のセグメントタイプは、図７に例示するように、複数（図７では４つ）の独立した扇形カラーフィルタセグメント１１２、１１４、１１６、１１８を、支持体１２０を用いて固定することにより、カラーホイール１６０を構成したものである。なお、図７の例では、支持体１２０と共にクランプ１２２も用いることにより、各扇形カラーフィルタセグメント１１２、１１４、１１６、１１８の固定を確実に行っている。
【０００５】
具体的には、図７のカラーホイール１６０は、図８に分解断面図でも示すように、支持体１２０の小径円筒部１２０ａに対し、各扇形カラーフィルタセグメント１１２〜１１８の内周辺１１２ａ〜１１８ａを当接させることによって、各扇形カラーフィルタセグメントの、（カラーホイールの）半径方向の位置決めを行い、かつ、支持体１２０の環状座部１２０ｂに対し、各扇形カラーフィルタセグメント１１２〜１１８の内周辺寄りの側面を当接させることにより、各扇形カラーフィルタセグメントの厚み方向の位置合わせを行うものである。
【０００６】
さらに、支持体１２０の中心穴１２０ｃに対し、クランプ１２２の小径部１２２ａを嵌合させ、クランプ１２２の環状座部１２２ｂと支持体１２０の環状座部１２０ｂとで、各扇形カラーフィルタセグメント１１２〜１１８の内周辺寄りの側面を挟持し、さらに、各扇形カラーフィルタセグメント１１２〜１１８と支持体１２０とクランプ１１２とを接着固定（またはねじ止め）することにより、各扇形カラーフィルタセグメント１１２〜１１８は一体化される。そして、クランプ１２２の中心穴１２２ｃを、図６に示すハブ１０５に挿通することにより、モータ１０６に固定される（例えば、特許文献１、２参照。）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１０１８２７号公報（〔００１０〕、図６）
【特許文献２】特開平１０−４８５４２号公報（〔請求項１〕、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、モノリシックタイプのカラーホイールは、当初から一体のディスクであることから、高速回転時に各色フィルタ毎に分解、飛散することは、一般的には起こり得ない。しかしながら、セグメントタイプは、各扇形カラーフィルタセグメント１１２〜１１８と支持体１２０とを接着により固定しているものであることから、カラーホイール１６０を高速回転させる際に、各扇形カラーフィルタセグメント１１２〜１１８が支持体１２０から脱落し、飛散することのないよう、各部材同士を確実に固定することが必要不可欠となる。したがって、従来は、各扇形カラーフィルタセグメント１１２〜１１８と支持体１２０との接着強度を十分に確保するための、接着工程および検査工程に多くの工数を要する等の問題が指摘されていた。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、セグメントタイプのカラーホイールにおいて、支持体と各扇形カラーフィルタセグメントとを確実に固定することを可能とし、カラーホイールを高速回転させる際の、各扇形カラーフィルタセグメントの脱落、飛散を確実に防ぎ、セグメントタイプのカラーホイールの信頼性を向上させつつ、より低コストにカラーホイールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するための、本発明の請求項１に係るカラーホイールは、複数の扇形カラーフィルタセグメントと、該複数の扇型カラーフィルタセグメントを同心円状に配列して固定するための環状フランジ部を備える支持体とからなるカラーホイールであって、前記支持体の環状フランジ部から突出する凸部が設けられると共に、前記カラーフィルタセグメントに前記凸部を受け入れるための凹部または貫通穴が形成されていることを特徴とするものである。
本発明によれば、支持体の環状フランジ部から突出する凸部が、扇型カラーフィルタセグメントに形成された凹部または貫通穴と係合することで、支持体に対する各扇型カラーフィルタセグメントの半径方向の位置決めがなされる。よって、カラーホイールが高速回転する際に、各扇形カラーフィルタセグメントに作用する遠心力に抗して、各扇形カラーフィルタセグメントの飛散を確実に防止することができる。しかも、支持体と各扇形カラーフィルタセグメントとの固定に際し、これらと独立した固定用の部品を用いることなく、確実に両者を固定することが可能となる。
【００１１】
また、本発明の請求項２に係るカラーホイールは、請求項１記載のカラーホイールにおいて、前記凸部は、前記支持体の環状フランジ部に形成された穴若しくは凹部に、圧入固定されたピンであり、本発明の請求項３に係るカラーホイールでは、前記凸部は、前記支持体の環状フランジ部に形成された穴若しくは凹部に挿入され、接着固定されたピンである。さらに、本発明の請求項４に係るカラーホイールでは、前記凸部は、前記支持体の環状フランジ部に形成された穴若しくは凹部に、圧入固定されたボールであり、本発明の請求項５に係るカラーホイールでは、前記凸部は、前記支持体の環状フランジ部に形成された穴若しくは凹部に挿入され、接着固定されたボールである。
そして、これらの何れの構成においても、支持体の環状フランジ部から突出する各態様の凸部が、扇型カラーフィルタセグメントに形成された凹部または貫通穴と係合することで、支持体に対する各扇型カラーフィルタセグメントの半径方向の位置決めがなされる。よって、カラーホイールが高速回転する際に、各扇形カラーフィルタセグメントに作用する遠心力に抗して、各扇形カラーフィルタセグメントの飛散を確実に防止することができる。
【００１２】
また、本発明の請求項６に係るカラーホイールは、請求項１から５のいずれか１項記載のカラーホイールにおいて、前記凸部は、前記支持体と前記カラーフィルタセグメントとが重なり合い、前記支持体の環状フランジ部に形成された穴若しくは凹部と、前記カラーフィルタセグメントの凹部または貫通穴とが一致した状態で、前記支持体の穴若しくは凹部と、前記カラーフィルタセグメントの凹部または貫通穴とに圧入または挿入されたものである。
本発明によれば、カラーホイールの最終的な完成状態で、支持体の環状フランジ部から突出する各態様の凸部が、扇型カラーフィルタセグメントに形成された凹部または貫通穴と係合し、支持体に対する各扇型カラーフィルタセグメントの半径方向の位置決めがなされる。よって、カラーホイールが高速回転する際に、各扇形カラーフィルタセグメントに作用する遠心力に抗して、各扇形カラーフィルタセグメントの飛散を確実に防止することができる。
【００１３】
さらに、本発明の請求項７に係るカラーホイールは、請求項１記載のカラーホイールにおいて、前記支持体は鋳造品であり、前記環状フランジ部から突出する凸部は、前記支持体の他の部分と一体に成形されたものであり、本発明の請求項８に係るカラーホイールでは、前記支持体はプレス成形品であり、前記環状フランジ部から突出する凸部は、前記支持体の他の部分と一体にプレス加工により成形されたものである。
これらの発明によれば、凸部を有する支持体の構成部品数および組立工数の削減を図ることができる。
【００１４】
また、本発明の請求項９に係るカラーホイールは、請求項５記載のカラーホイールにおいて、前記支持体の環状フランジ部に形成された凹部を、環状の溝としたものであり、本発明の請求項１０に係るカラーホイールでは、前記カラーフィルタセグメントに形成された凹部を、円弧状の溝としたものである。
そして、これらの構成によれば、支持体と扇型カラーフィルタセグメントとを接着させる際に、ボールを支持体の環状フランジ部に形成された円弧上の溝若しくは環状の溝に係合させて移動または転動させることができることから、支持体と前記カラーフィルタセグメントとを当接させた状態で、両者の円周方向の相対位置を変化させて、いわゆる摺り合わせによる接着剤の延ばしを行うことが可能となる。
【００１５】
また、本発明の請求項１１に係るカラーホイールは、請求項１から１０のいずれか１項記載のカラーホイールにおいて、前記支持体の凸部と、前記カラーフィルタセグメントの凹部または貫通穴とが、圧入固定されているものであり、本発明の請求項１２に係るカラーホイールでは、前記支持体の凸部と、前記カラーフィルタセグメントの凹部または貫通穴とが、挿入状態で前記支持体と前記カラーフィルタセグメントとが接着されているものである。
また、本発明の請求項１３に係るカラーホイールは、請求項１から１２のいずれか１項記載のカラーホイールにおいて、前記支持体の一側面がモータハブとの当接面となっており、本発明の請求項１４に係るカラーホイールでは、前記カラーフィルタセグメントの一側面がモータハブとの当接面となっているものである。
さらに、本発明の請求項１５に係るカラーホイールは、請求項１から１４のいずれか１項記載のカラーホイールにおいて、前記支持体と前記カラーフィルタセグメントとを固定するクランプを備えるものである。
【００１６】
また、上記課題を解決するための、本発明の請求項１６に係るカラーホイールの製造方法は、複数の扇形カラーフィルタセグメントと、該複数の扇型カラーフィルタセグメントを同心円状に配列して固定するための環状フランジ部を備える支持体とからなるカラーホイールの製造方法であって、前記支持体の環状フランジ部から突出する凸部を設け、前記カラーフィルタセグメントに前記凸部を受け入れるための凹部または貫通穴を形成し、前記凸部を前記凹部または貫通穴に一致させて、前記支持体と前記カラーフィルタセグメントとを一体に固定することを特徴とするものである。
本発明によるカラーホイールは、支持体の環状フランジ部から突出する凸部が、扇型カラーフィルタセグメントに形成された凹部または貫通穴と係合することで、支持体に対する各扇型カラーフィルタセグメントの半径方向の位置決めがなされる。よって、カラーホイールが高速回転する際に、各扇形カラーフィルタセグメントに作用する遠心力に抗して、各扇形カラーフィルタセグメントの飛散を確実に防止することができる。しかも、支持体と各扇形カラーフィルタセグメントとの固定に際し、これらと独立した固定用の部品を用いることなく、確実に両者を固定することが可能となる。
【００１７】
また、本発明の請求項１７に係るカラーホイールの製造方法は、請求項１６記載のカラーホイールの製造方法において、前記凸部を、前記支持体の環状フランジ部に形成した穴若しくは凹部に、ピンを圧入固定して設けるものであり、本発明の請求項１８に係るカラーホイールの製造方法は、前記凸部を、前記支持体の環状フランジ部に形成した穴若しくは凹部に、ピンを挿入し接着固定して設けるものである。さらに、本発明の請求項１９に係るカラーホイールの製造方法は、前記凸部を、前記支持体の環状フランジ部に形成した穴若しくは凹部に、ボールを圧入固定して設けるものであり、本発明の請求項２０に係るカラーホイールの製造方法は、前記凸部を、前記支持体の環状フランジ部に形成した穴若しくは凹部に、ボールを挿入し接着固定して設けるものである。
そして、これら何れの方法においても、支持体の環状フランジ部から突出する各態様の凸部が、扇型カラーフィルタセグメントに形成された凹部または貫通穴と係合することで、支持体に対する各扇型カラーフィルタセグメントの半径方向の位置決めがなされる。よって、カラーホイールが高速回転する際に、各扇形カラーフィルタセグメントに作用する遠心力に抗して、各扇形カラーフィルタセグメントの飛散を確実に防止することができる。
【００１８】
また、本発明の請求項２１に係るカラーホイールの製造方法は、請求項１５から１９のいずれか１項記載のカラーホイールの製造方法において、前記凸部を、前記支持体と前記カラーフィルタセグメントとを重ね合わせ、前記支持体の環状フランジ部に形成された穴若しくは凹部と、前記カラーフィルタセグメントの凹部または貫通穴とを一致させた状態で、前記支持体の穴若しくは凹部と、前記カラーフィルタセグメントの凹部または貫通穴とに圧入または挿入するものである。
本発明によれば、カラーホイールを最終的に完成させる時点で、支持体の環状フランジ部から突出する各態様の凸部を、扇型カラーフィルタセグメントに形成された凹部または貫通穴と係合させ、支持体に対する各扇型カラーフィルタセグメントの半径方向の位置決めを行うことができる。よって、カラーホイールが高速回転する際に、各扇形カラーフィルタセグメントに作用する遠心力に抗して、各扇形カラーフィルタセグメントの飛散を確実に防止することができる。
【００１９】
また、本発明の請求項２２に係るカラーホイールの製造方法は、請求項１５記載のカラーホイールの製造方法において、前記支持体は鋳造品であり、前記環状フランジ部から突出する凸部を、前記支持体の他の部分と一体に成形したものであり、本発明の請求項２３に係るカラーホイールの製造方法では、前記支持体はプレス成形品であり、前記環状フランジ部から突出する凸部を、前記支持体の他の部分と一体にプレス加工により成形したものである。
そして、これらの何れの方法によっても、支持体の構成部品数および組立工数の削減を図ることができる。
【００２０】
また、本発明の請求項２４に係るカラーホイールの製造方法は、請求項２０記載のカラーホイールの製造方法において、前記支持体の環状フランジ部に、環状の溝を形成して前記凹部としたものであり、本発明の請求項２５に係るカラーホイールの製造方法は、前記支持体の環状フランジ部に、円弧状の溝を形成して前記凹部としたものである。
そして、これらの構成によれば、支持体と扇型カラーフィルタセグメントとを接着させる際に、ボールを支持体の環状フランジ部に形成された円弧上の溝若しくは環状の溝に係合させて移動または転動させることができることから、支持体と前記カラーフィルタセグメントとを当接させた状態で、両者の円周方向の相対位置を変化させて、いわゆる摺り合わせによる接着剤の延ばしを行うことが可能となる。
【００２１】
さらに、本発明の請求項２６に係るカラーホイールの製造方法は、請求項１６から２５のいずれか１項記載のカラーホイールの製造方法において、前記支持体の凸部と、前記カラーフィルタセグメントの凹部または貫通穴とを、圧入固定したものであり、本発明の請求項２７に係るカラーホイールの製造方法は、前記支持体の凸部と、前記カラーフィルタセグメントの凹部または貫通穴とを、挿入状態で接着固定したものである。
また、本発明の請求項２８に係るカラーホイールの製造方法は、請求項１６から２７のいずれか１項記載のカラーホイールの製造方法において、前記支持体の一側面をモータハブとの当接面として用いるものであり、本発明の請求項２９に係るカラーホイールの製造方法は、前記カラーフィルタセグメントの一側面をモータハブとの当接面として用いるものである。
さらに、本発明の請求項３０に係るカラーホイールの製造方法は、請求項１６から２９のいずれか１項記載のカラーホイールの製造方法において、前記支持体と前記カラーフィルタセグメントとをクランプにより固定するものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明はこのように構成したので、セグメントタイプのカラーホイールを高速回転させる際の、各扇形カラーフィルタセグメントの脱落、飛散を確実に防ぎ、セグメントタイプのカラーホイールの信頼性を向上させつつ、より低コストで提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。ここで、従来技術と同一部分若しくは相当する部分については、同一符号で示し、詳しい説明を省略する。
【００２４】
図１には、本発明の実施の形態に係るカラーホイール１０の分解状態および組立状態を断面で示している。カラーホイール１０は、セグメントタイプのカラーホイールであり、複数の扇形カラーフィルタセグメント１２、１４（以下、単に「セグメント」ともいう。）と、複数のセグメント１２、１４を同心円状に配列して固定するための環状フランジ部１６ａを備える支持体１６（図示の例では、支持体１６は、単純な円盤状に形成されている。）とで構成されている。また、支持体１６の環状フランジ部から突出するピン１８が設けられると共に、各セグメント１２、１４に、ピン１８を受け入れるための凹部または貫通穴２０（図１の例は貫通穴）が形成されている。なお、セグメントの基材としてはガラス材が一般的に用いられているが、このガラス材に凹部または貫通穴を形成するには、通常の機械加工によっても行うことができるが、それ以外にも超音波加工、ブラスト加工またはレーザ加工等の方法が適用可能できる。
また、図１では、カラーホイール１０を断面で図示した関係上、セグメントは２つのみ示されているが、実際には、所望の分光機能を発揮するために、少なくとも３つのセグメントで構成されている（図６、図７参照）。また、支持体１６から突出するピン１８の数も、少なくともセグメントの数に対応するだけ設けられており、必要に応じ、１つのセグメントに対し２つ以上のピンを設置することも可能である。
【００２５】
ところで、支持体１６の環状フランジ部１６ａに対するピン１８の固定方法は、支持体１６の環状フランジ部１６ａに穴若しくは凹部２２（図示の例では穴）を形成し、この穴２２にピン１８を圧入することにより固定しても良く、穴２２に対し、ピン１８を隙間嵌め状態で挿入し、接着剤を用いてピン１８を支持体１６に接着固定することとしても良い。
また、カラーホイール１０の製造工程の初期段階では、ピン１８を支持体１６に固定せず、ピン１８を備えない支持体１６と各セグメント１２、１４とを重ね合わせ、支持体１６の環状フランジ部１６ａに形成された穴２２と、各セグメント１２、１４の貫通穴２０とを一致させた状態で、ピン１８を支持体１６の穴２２と各セグメント１２、１４の貫通穴２０とに圧入固定し、または挿入して接着固定することとしてもよい。
そして、何れの場合においても、支持体１６の環状フランジ部１６ａから突出するピン１８が、図１の下図に示すように、最終的な完成状態において、各セグメント１２、１４に形成された貫通穴２０と係合することで、支持体１６に対する各セグメント１２、１４の半径方向の位置決めがなされる。なお、ピン１８と各セグメント１２、１４の貫通穴２０との固定方法についても、支持体１６のピン１８を、各セグメント１２、１４の貫通穴２０に対し圧入固定するものであってもよく、支持体１６のピン１８を、隙間嵌め状態で各セグメント１２、１４の貫通穴２０に挿入し、支持体１６と各セグメント１２、１４とを接着固定するものであってもよい。
【００２６】
また、支持体１６から突出するピン１８の先端部の形状は、図１の例と異なり面取りが施されていても良く、半球状に形成されていても良い。さらに、図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、ピン１８に替えて、支持体１６からボール２４（ベアリングボール等）を突出させることとしても良い。なお、図２（ａ）は、支持体１６の環状フランジ部１６ａに、球面状の凹部２６を形成して、ここにボール２６を圧入して凸部を形成した場合を示したものであり、図２（ｂ）は、球面状の凹部２６に替えて、図１の例と同様に、支持体１６の環状フランジ部１６ａに穴２２を設け、穴２２にボール２４を圧入して凸部を形成した場合を示したものである。さらに、図２（ａ）、図２（ｂ）の何れの場合も、支持体１６の環状フランジ部１６ａに形成された球面状の凹部２６若しくは穴２２に対し、ボール２４を隙間嵌め状態で挿入し、接着剤で支持体１６に対しボール２４を接着固定することとしても良い。
【００２７】
さらに、図３に斜視図で示すように、支持体１６にボール２４もしくはピンを受け入れるための環状の溝２８を形成することとしても良く、また、環状の溝２８を所定の長さに分断して、円弧状の溝を構成することとしてもよい。何れの場合も、支持体１６の環状の溝２８、若しくは円弧状の溝を形成した面を、各セグメント１２、１４に密着させて支持体１６と各セグメント１２、１４との固定を行うものである。
更なる別例としては、支持体１６を鋳造品とし、環状フランジ部１６から突出するピンを、支持体１６の他の部分と一体に鋳造成形しても良く、また、支持体１６をプレス成形品とし、プレス加工により、環状フランジ部１６ａから突出する凸部を成形することとしても良い。
【００２８】
図４には、図１に例示したカラーホイール１０を、カラーホイール駆動モータ３０の、モータハブ３２に固定した状態を示している。ここで、図４（ａ）は、セグメント１２、１４の一側面１２ａ、１４ａを、モータハブ３２との当接面とした例であり、図４（ｂ）は、支持体１６の一側面１６ｂを、モータハブ３２との当接面とした例である。何れを採用するかの判断基準として、例えば、セグメント１２、１４の厚みが均一でないような場合には、図４（ａ）の接着方向を採用すると、モータハブ３２とセグメントの一側面１２ａ、１４ａとの間に介在させる接着剤の厚みも不均一となることから、接着強度において、信頼性が低下するおそれがある。したがって、かかる場合には、図４（ｂ）の接着方向を採用することで、モータハブ３２と、連続する一平面で構成された支持体の一側面１６ｂとの間に介在する接着剤の厚みが均一化され、必要な接着強度を確実に得ることが可能となる。なお、セグメント１２、１４の厚みが均一である場合には、図４（ａ）の接着方向を採用しても、モータハブ３２とセグメントの一側面１２ａ、１４ａとの間に介在させる接着剤の厚みは均一となる。
【００２９】
また、カラーホイール１０を、カラーホイール駆動モータ３０のモータハブ３２に固定する際に、支持体１６と各セグメント１２、１４とを固定するための、メカクランプ（図７、図８のクランプ１１２を参照。）を備えることとすれば、支持体１６とセグメント１２、１４とをより確実に固定することが可能となる。なお、メカクランプの別例としては、例えば、従来からハードディスクドライブに用いられていたディスククランプ等と同様に、カラーホイール１０の中心部から一定の範囲を抑え付けることが可能なクランププレートを、モータハブ３２に対しねじ等を用いて固定するもの等を用いることとしても良い。  また、カラーホイール１０は、各セグメント１２，１４を支持体１６と、支持体１６とは異なる他の円盤状の平板とで挟持した構成とし、その円盤状の平板をカラーホイール駆動モータ３０のモータハブ３２に当接させて固定しても良い。
さらに、図４（ａ）および図４（ｂ）に示した例では、支持体１６の外径とカラーホイール駆動モータ３０の外径とがほぼ一致させているが、支持体１６の外径をカラーホイール駆動モータ３０の外径よりも大きくしても良いし、小さくしても良い。また、ピン１８を、カラーホイール駆動モータ３０の外周よりも外側に配置するように構成しても良い。
なお、図５には、支持体１６をプレス成形品とし、環状フランジ部１６ａから突出する凸部１８を、支持体１６の他の部分と一体にプレス加工により形成したものを用い、かつ、成形支持体１６とは異なる他の円盤状の平板１７で、各セグメント１２、１３、１４、１５を挟持した例を示している。また、図５の例では、支持体１６および他の円盤状の平板１７の外径を、カラーホイール駆動モータ３０の外径よりも大きくし、かつ、ピン１８を、カラーホイール駆動モータ３０の外周よりも外側に配置している。
【００３０】
上記構成をなす、本発明の実施の形態により得られる作用効果は、以下の通りである。
まず、本発明の実施の形態では、支持体１６の環状フランジ部１６ａから突出する凸部１８が、各セグメント１２、１４に形成された凹部または貫通穴２０と係合することで、支持体１６に対する各セグメント１２、１４の半径方向の位置決めがなされる。よって、カラーホイール１０が高速回転する際に、各セグメント１２、１４に作用する遠心力に抗して、各セグメント１２、１４の飛散を確実に防止することができる。
また、凸部１８は、支持体１６の環状フランジ部１６ａに形成された穴若しくは凹部２２に、ピンを圧入固定して設けたものであっても良く、支持体１６の環状フランジ部１６ａに形成された穴若しくは凹部２２に、ピンを接着固定して設けたものであっても良い。さらに、凸部を支持体１６の環状フランジ部１６ａに形成された穴若しくは凹部２２に、ボールを圧入固定することにより設けたものであっても良く、支持体１６の環状フランジ部１６ａに形成された穴若しくは凹部２２に、ボールを挿入し接着固定することにより設けたものでも良い。そして、これらの何れの構成においても、支持体１６の環状フランジ部１６ａから突出する各態様の凸部１８が、セグメント１２、１４に形成された凹部または貫通穴２０と係合することで、前述のごとく、支持体１６に対する各セグメント１２、１４の半径方向の位置決めがなされることとなる。
【００３１】
さらに、凸部１８を、支持体１６とセグメント１２、１４とを重ね合わせ、支持体１６の環状フランジ部１６ａに形成された穴若しくは凹部２２と、セグメント１２、１４の凹部または貫通穴２０とを一致させた状態で、支持体１６の穴若しくは凹部２２と、セグメント１２、１４の凹部または貫通穴２０とに圧入または挿入することとすれば、カラーホイール１０の最終的な完成状態で、支持体１６の環状フランジ部１６ａから突出する各態様の凸部１８が、セグメント１２、１４に形成された凹部または貫通穴２０と係合し、支持体１６に対するセグメント１２、１４の半径方向の位置決めがなされることとなる。よって、予め、凸部１８が設けられた支持体１６を用いてセグメント１２、１４を固定した場合と同様に、カラーホイール１０が高速回転する際に、各セグメント１２、１４に作用する遠心力に抗して、各セグメント１２、１４の飛散を確実に防止することができる。なお、このような工程とした場合には、各セグメント１２、１４と支持体１６の環状フランジ部１６ａとの間に介在させる接着剤の延ばしを、いわゆる摺り合わせにより十分に行うことが可能となることから、接着固定の信頼性をより高めることが可能となる。
【００３２】
また、支持体１６に鋳造品を採用し、環状フランジ部１６ａから突出する凸部１８を、他の部分と一体に成形したり、支持体１６にプレス成形品を採用し、環状フランジ部１６ａから突出する凸部１８を、プレス加工により成形することで、支持体１６の構成部品数および組立工数の削減を図ることができる。なお、凸部１８ａをプレス加工により形成した場合には、支持体１６の凸部１８の裏側には、凹部が形成されることとなるが、この凹部を、カラーホイール１０をカラーホイールモータに組み込んだ後の、バランス調整用の凹部として用いることも可能である。
さらに、支持体の環状フランジ部１６ａに形成された凹部を環状の溝２８とし、若しくは円弧状の溝とすれば、支持体１６とセグメント１２、１４とを接着させる際に、セグメント１２、１４に形成された凹部または貫通穴から突出するボール２４を支持体の環状フランジ部１６ａに形成された環状の溝２８若しくは円弧上の溝に係合させ、支持体１６とセグメント１２、１４とを当接させた状態で、支持体１６とセグメント１２、１４との円周方向の相対位置を変化させて（この際、ボール２４は環状の溝２８若しくは円弧状に案内されて回転し得る。）、支持体１６とセグメント１２、１４との円周方向の相対変位を円滑に行うことを可能としている。この、支持体１６とセグメント１２、１４との円周方向の相対変位により、いわゆる摺り合わせによる接着剤の延ばしを行うことが可能となることから、接着固定の信頼性をより高めることが可能となる。
【００３３】
なお、支持体１６の凸部１８と、セグメント１２、１４の凹部または貫通穴２０とを、圧入固定しても良く、支持体１６の凸部１８と、セグメント１２、１４の凹部または貫通穴２０とを、挿入状態で接着固定したものであっても良い。さらに、カラーホイール１０の、支持体１６の一側面１６ｂをモータハブ３２との当接面としても良く、セグメント１２、１４の一側面１２ａ、１４ａをモータハブとの当接面としても良い。そして、これらの何れの態様においても、上記の所定の作用効果を得ることが可能である。
そして、何れの場合も、支持体１６と各セグメント１２、１４との固定に際し、これらと独立した固定用の部品を用いることなく、確実に両者を固定し、高速回転時の各セグメント１２、１４の飛散を防止することが可能となることから、セグメントタイプのカラーホイールの信頼性を向上させつつ、より低コストで提供することが可能となる。
さらに、本発明の実施の形態では、支持体１６と各セグメント１２、１４との固定をより確実とするために、クランプを備えることとしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態に係るカラーホイールの分解状態および組立状態を示す、概略的断面図である。
【図２】図１に示すカラーホイールの応用例を示す概略的断面図であり、（ａ）は第１例を、（ｂ）は第２例を示すものである。
【図３】図１に示すカラーホイールの別の応用例を示す概略的断面図と、支持体の斜視図である。
【図４】図１から図３に示したカラーホイールを、カラーホイール駆動モータのモータハブに固定した状態を示す概略的断面図である。（ａ）は第１例を、（ｂ）は第２例を示すものである。
【図５】図１から図３に示したカラーホイールを、カラーホイール駆動モータのモータハブに固定する構造の応用例であり、（ａ）は平面図を、（ｂ）は部分的に断面で示した側面図を示している。
【図６】カラーホイールを使用した従来の分光装置を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図７】従来のセグメントタイプのカラーホイールを示す平面図である。
【図８】図７に示すカラーホイールの分解断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０：カラーホイール、  １２、１４：扇形カラーフィルタセグメント、１６：支持体、１６ａ：環状フランジ部、１６ｂ：一側面、１８：ピン、２０：貫通穴、２２：穴、２４：ボール、２６：球面状の凹部、２８：環状の溝、３０：カラーホイール駆動モータ、３２：モータハブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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